专利名称：过热蒸汽生成装置、发电船及连接机器人的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种能够产生过热蒸汽的过热蒸汽生成装置，该过热蒸汽生成装置 在转换可以从海水或太阳得到的诸如热能之类的自然能量所必需的转换效率方面有优势 并对环境造成了较小的负担。本发明特别涉及一种通过使用上述自然能量以可逆的方式将水吸附在沸石和将 水从沸石中释出来产生过热蒸汽的沸石型过热蒸汽生成装置。
背景技术：
传统上，人们已经知道过热蒸汽是一种在将热能转换成诸如电能的另一种类型能 量所必需的转换效率方面具有优势的介质。为了产生上述过热蒸汽，例如，可以想到使用由下式(18)代表的可逆反应的设备 和方法以使得可以在反应器和蒸发冷凝器外部得到具有特定温度的热能或冷能。但是，这 实际上很困难。CaCHH2O < = > Ca (OH) 2+Q [千卡](18)为了解决上述困难，专利文献1公开了一种化学热泵(CaO/Ca (OH)2系列化学泵)， 其中，热交换器设置有反应器和蒸发冷凝器，从而使得可以相继进行热加热(hotheat)和 冷加热(cold heat)。此外，专利文献2公开了一种作为产生过热蒸汽的设备的化学反应热泵设备，其 通过使用用于化学反应泵的可逆反应系列(即，使用2-丙醇/丙酮/氢反应系列)，几乎可 以永久地使用而无需重新提供反应物。具体地说，上述化学反应热泵在下式(19)中使用沸石作为反应催化剂。C3H7OH(2-丙醇 HQ1 [千卡][80-100[ °C ]](热损耗)=C3H6O(丙 酮)+H2 (氢)+ [千卡][120-300[°C ]] (19)此外，专利文献3公开了一种作为产生过热蒸汽的设备的化学热泵干燥器，该化 学热泵干燥器能够有效地使用诸如夜间能量等过剩能量并使用生石灰和熟石灰等，从而可 以在需要时得到贮存和存储的能量。这样的化学热泵干燥器设置有高温侧的反应器、化学热泵、干燥器、热交换器和热
量供应器。高温侧的反应器在其内部包含有化学反应物(CaO)。另外，化学热泵在低温侧具有 用于提供和接收与高温侧的反应器的化学试剂发生反应的气体的反应器。干燥器经由空气循环流道而连接到上述的高温侧的反应器和低温侧的反应器。另 外，热交换器布置在高温侧的反应器中的空气循环流道处以利用化学试剂与反应物气体的 化学反应的热量来加热循环空气。此外，热供应器设置在高温侧的反应器中。凭借这样的构造，上述化学热泵干燥器将夜间电力或从外部提供的高温气体的能 量贮存和存储为产生化学反应物所需热的热量。于是，由于可以在需要时得到在上述化学反应中保存的能量，所以即使电力供应变化很大，也能够在稳定的条件下均勻地使被处理件干燥。因此能够提供一种对环境造成 较小影响的安全系统。另夕卜，专利文献4公开了一种作为产生过热蒸汽的设备的潜浮型 (submersible-floating)太阳能发电设备，该设备配备有连接驳船和太阳能电池的锚部 件。在该设备中，驳船构建有可潜入水中且可漂浮的空气供应室，并且太阳能电池被 布置在该驳船上。此外，锚部件在垂直方向上可移动地以可漂浮的方式连接到位于海底的 底部基体。同时，非专利文献1描述了一种使用反射镜收集日光以得到可用于太阳热发电的 高温的方法。非专利文献1还描述到，在日本有一个作为类似的太阳热发电方法的日照计划， 但是该计划由于日照条件等缺点而没有被投入使用，但是在美国，商业设备被投入使用。非专利文献1还描述到，由于使用具有平面镜结构的定日镜的Solar Two(美国， 加利福尼亚，10MW)的成功，有望得到一种使用塔形结构的太阳热发电来进行发电。在美国和日本的实现示例中，以如下方式采用了一种方法，S卩，由多个镜子收集的 日光溶解了安装在离地几十米高的塔的顶部上的熔炉中作为热催化剂的熔盐，通过引入其 中的高压水而产生了高温蒸汽。按照这种方法，由于熔盐的溶解温度大体上固定，所以利用了很容易得到高温高 压蒸汽的优点。非专利文献2描述了与安装在日本香川县Mitoyo市Nio-cho中的塔形光收集方 法的太阳热发电相关的实验和研究的内容。在上述实验和研究中，在700mHg的涡轮背压(0. 092MP)和7870rpm的涡轮轴转动 频率的条件下，通过在300°C下使用12个大气压(1.2MP)的蒸汽，能够获得2丽的发电输
出ο现有技术文献专利文献专利文献1 JP H10-89799A专利文献2 JP H09-103670A专利文献3 JP 200U63952A专利文献4 JP S62-36898A (第一页、第二页、图1)非专利文献非专禾Ij 文献 1 =Kousuke AIUCHI，“ sunl ight collecting system development-trialoperation of a sensor controlling heliostat，，,The Institute of Applied Energy, JournalApplied Energy Engineering, Vol. 26, No.2 (2003. 7), p.70非专利文献 2 :1984, “Sunshine Project Outcome Report brief Overview", Agencyof Industrial Science and Technology, p.1-p.10
发明内容
技术问题
但是，需要注意，在专利文献1中公开的CaCVCa(OH)2系列化学泵在以高传热效率 输出过热蒸汽方面存在困难。此外，在专利文献2中公开的化学反应热泵使得可以在该化学式的右侧的放热反 应中从外部得到热能(例如，0°C，16个大气压的高压蒸汽9001/Hr)。换言之，在专利文献 2中公开的化学反应热泵并不是几乎可以永久使用的泵。此外，与专利文献1中公开的CaCVCa(OH)2系列化学泵相同，专利文献3中公开的 化学热泵干燥器也很难以高传热效率输出过热蒸汽。此外，在专利文献4所公开的潜浮型太阳能发电设备中，驳船被锚定在海底处的 基体处，并且日光太阳能电池被布置在船上。这就造成在发电期间不能将船锚定在海底。在非专利文献1所公开的太阳热发电方法中，消耗了大量的化学活性物质，如硫 酸钠、硫酸钾等。因此，在对环境造成的影响方面这是我们不愿看到的。另外，在非专利文献2公开的实验和研究中，没有考虑针对解决由于有限日照时 间而引起的间歇操作问题所必需的持续发电的能量存储思想。除非安装在具有稳定日照时 间的地区，否则难以操作。根据非专利文献2中描述的使用和研究的结果，通过将大量部件 的详细操作数据存储在小型综合测试装置中以提供进一步研究，这已经得到了确认。也就是说，在日本工业科学与技术局和美国能源署所提出的方法(上述 “SolarTwo")中，使用熔盐来产生高压和高温蒸汽。但是，在这些方法中，容易获得高温高压 蒸汽，但难以长期贮存能量。这是由于必须在高温下保存大量的活性非常高的酸物质。如 果为了保持温度而消耗了电力，则不能避免整体能量效率的下降。因此，在具有稳定日照条 件的地区(如沙漠地区)以外的地区将熔盐用于上述方法是困难的。鉴于上述问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够以更小的环境影 响来产生过热蒸汽的过热蒸汽生成装置、发电船和遥控臂，但是不受到日光条件等的限制。解决方案为了解决上述缺陷，权利要求1中陈述的发明提供了一种使用沸石来产生过热蒸 汽的过热蒸汽生成装置，该过热蒸汽生成装置包括水分供给装置，其用于使所述沸石吸附 雾态水分以加热所述沸石；沸石锅炉系统，其具有用于将吸附在所述沸石上的水分子释出 并加热所述沸石以产生过热蒸汽的释出加热器；低温净化水箱，其用于存储与海水和地表 水中的至少一种进行热交换的净化水，并且用于将热交换后的净化水提供给所述水分供给 装置；以及雾化装置，其用于将提供给所述水分供给装置的净化水生成为所述雾态水分。需要注意的是，“地表水”表示存在于地表中的水，包括河流、池塘和湖泊中的水以 及贮存在诸如净水厂的人工贮水设施中的水。下面，在权利要求2中陈述的根据权利要求1所述的发明中，通过使用在产生所述 雾态水分时产生的蒸发的潜热，所述雾化装置使将要从所述低温净化水箱提供给所述水分 供给装置的净化水的温度低于与所述低温净化水箱中存储的净化水进行热交换的水的温度。下面，在权利要求3中陈述的根据权利要求1或权利要求2所述的发明中，还包 括非绝热压缩泵，其用于压缩由所述沸石锅炉系统产生的过热蒸汽以产生在温度和压力 上比所述沸石锅炉系统产生的过热蒸汽更高的高温高压过热蒸汽；和高温高压过热蒸汽 箱，其用于存储由所述非绝热压缩泵产生的高温高压过热蒸汽并将所储存的高温高压过热蒸汽输出到蒸汽涡轮发电机。下面，在权利要求4中陈述的根据权利要求1至3中任一项所述的发明中，所述 高温高压过热蒸汽箱包括高温高压过热蒸汽贮存器，其用于贮存所述高温高压过热蒸汽； 和循环通道，其用于回收从所述高温高压过热蒸汽贮存器中泄漏的热能。下面，在权利要求5中陈述的根据权利要求1至4中任一项所述的发明中，还包 括高温水贮存器，其用于贮存经源自太阳热的能量加热的高温水；和太阳热存储保温箱， 其设置在所述高温水贮存器周围，其中，所述太阳热存储保温箱包括用于回收(recover) 从所述高温水贮存器泄漏出的热能的中温水层。下面，在权利要求6中陈述的根据权利要求1至5中任一项所述的发明中，所述沸 石锅炉系统包括多个炉体，这些炉体中的某些构成了其中多个炉体由管道装置连接起来 的第一炉体行(line)，这些炉体中的不构成第一炉体行的其它炉体构成了其中多个炉体由 管道装置连接起来的第二炉体行；和反应切换(switching)控制装置，其用于将第一炉体 行和第二炉体行交替地切换到其中由所述水分供给装置将水分吸附在所述沸石的吸附炉 体行和其中由所述释出加热器释出所述沸石中的水分的释出炉体行。下面，在权利要求7中陈述的发明中，提供了一种发电船，该发电船包括根据权 利要求1至6中任一项所述的过热蒸汽生成装置，其安装在用于与所述低温净化水箱中储 存的净化水进行热交换的水之上，其中，在将所述源自太阳热的能量注入所述释出加热器 中和将源自海水的能量注入所述低温净化水箱中的同时，产生了所述过热蒸汽。下面，在权利要求8中陈述的根据权利要求7所述的发明中，所述低温净化水箱设 置在比与储存在所述低温净化水箱中的净化水进行热交换的水的表面要低的位置处，从而 接触到与储存在所述低温净化水箱中的净化水进行热交换的水。下面，在权利要求9中陈述的发明中，提供了 一种连接机器人，其用于将根据权利 要求7或8所述的发电船和安装在与所述低温净化水箱中储存的净化水进行热交换的水的 底部的水下安装电缆相连接，所述连接机器人包括遥控臂，所述遥控臂用于将布置在与所 述低温净化水箱中储存的净化水进行热交换的水的底部的水下电缆连接到所述水下安装 电缆的端部。有益效果根据本发明，使用净化水作为能量剂，并且使用沸石作为活性介质，因此以可逆的 方式将净化水吸附在沸石上并将净化水从沸石中释出，从而产生了过热蒸汽。在这种情况 下，在吸附过程中，将可从海水中得到的源自海水的能量注入净化水的雾态水分中以将其 吸附在沸石上。同时，在释出过程中，可利用源自太阳热的能量。另外，水源能量并不限于 来自海水的能量源，而可以是来自河流或湖泊的水。具体地说，考虑到在由过热蒸汽生成装置中的水分供给装置将净化水变为雾态水 分时产生的汽化潜热，在注入源自海水的能量时，净化水的温度低于海水的温度。结果，通 过使能量流入过热蒸汽生成装置中的净化水中，将源自海水的能量注入沸石的雾态水分 中。因而，根据本发明的过热蒸汽生成装置的实际输出能量(整个系统输出)能够以 组合了源自海水的能量和源自太阳热的能量的总和的过热蒸汽的形式来产生总的能量。在安装了根据本发明的过热蒸汽生成装置的发电船的情况下，该过热蒸汽生成装置在海上工作，这使得能够例如通过蒸汽涡轮发电机将产生的过热蒸汽转换成电能，因此 可以利用用于连接发电船和水中安装电缆的连接机器人将这样转换的电能经由海底的电 力端子以直流方式发送给需要电力的远程地点。
图1是设置有根据本发明的过热蒸汽生成装置的发电系统的概略构造的示意图；图2是例示了安装有根据本发明的过热蒸汽生成装置的发电船的概略构造的图；图3示意性地例示了定日镜的各个部件的概图，(a)是部分切除该定日镜的侧面 截面图，(b)是该定日镜的顶视图；图4是例示了密闭铁锅(iron pan)的概略构造和太阳热铁塔的概略构造的图；图5是例示了环形潜浮体的概略构造的图；图6是示意性例示了太阳热存储多层保温箱的概略构造；图7示意性例示了三重多层储能箱的概略结构；图8示意性例示了电连接单元的概略构造，(a)是例示了在连接高压传输线前的 整体构造的图，(b)是例示了在连接了高压传输线时高压电端密封室中的状态的图；图9是根据本发明的过热蒸汽生成装置的控制系统的概略构造的示意图；图10是例示了沸石固体锅炉的构造的图；图11是例示了水分供给装置的概略构造的图；图12是示出了沸石筒中的沸石的温度与从吸附过程开始时起到释出过程结束时 止的一个循环中经过的时间之间的关系的典型曲线。
具体实施例方式(本发明的概述)首先，在描述本发明的结构、操作和效果前，将对本发明的概要进行描述。本发明的发明人研究了日本的日照计划没有被投入使用(参见非专利文献1)的 原因，并且发现了可以针对不足的能量源替代地使用海水。换言之，源自海水的能量几乎是无穷无尽的。但是，海水的温度低，并且常规上尚 未被用于电力发电。此外，已有将水的温差或潮汐能用于发电的提议，但是由于地点和设备 的缺陷，这些提议未得到实现。同时，利用水的势能，水力发电在常规上已经投入实际使用。但是，应当仔细地选 择地点，并且其规模也受到了限制。这并不普遍适用。另外，根本不使用任何矿物燃料的太 阳热发电系统是一种对环境造成更小影响的系统。但是在目前，实际使用是滞后的。实际使用滞后的原因在于，在太阳热发电系统中，一般是由太阳热来产生水汽，并 且由蒸汽涡轮机来驱动发电机以得到电能。但是，地球上的任一地点都具有受到日照时间 或天气影响的特点，因此难以持续地产生稳定的电力。本发明在下面的描述中提出了若干个新的思想来解决上述若干个缺点。具体地说，本发明旨在提供一种用于存储可从太阳热得到的能量的过剩能量且不 损耗所存储的能量的方法，并且还旨在提供一种不需要大面积土地就可获得电能的方法。 该方法将注意力集中在以下方面将日照时间中的可用总能量设定成大于额定输出的全部能量，可从太阳热得到的能量的过剩能量便可以储存起来。此外，犹豫不使用作为对环境造成更大影响的介质的活性熔盐而使用一般的水作 为能量剂量并使用沸石作为活性介质，本发明提供了获得持续发电的优点。此外，本发明还提供了一种使用沸石的可逆反应泵，该可逆反应泵能够以高传导 效率输出过热蒸汽，其中，过热蒸汽在分子序列方面是统一的，并且不仅使用了热传导，而 且还使用了热辐射。此外，根据本发明，为了将沸石加热，以潜热的形式将源自海水的能量注入到吸附 在沸石上的雾态水分中。另外，根据本发明，由于可以相当自由地以各种方式选择发电船的安装位置，因而 可以减少由日照条件造成的限制。(第一实施方式)将参照附图来描述本发明的第一实施方式(此后，称为本实施方式)。(构造)首先，参照图1到图12来描述根据本实施方式的过热蒸汽生成装置的构造和安装 有该过热蒸汽的发电船的构造。图1是设置有根据本发明的过热蒸汽生成装置的发电系统的概略构造的示意图。 图2是例示了安装有根据本发明的过热蒸汽生成装置的发电船的概略构造的图。现在参照图1和图2，安装有过热蒸汽生成装置的发电船GS设置有太阳热收集点 1。具体地说，环形潜浮体M进行航行(navigation)，向着海面和海底进行垂直移 动，并且对发电船GS的纬度和经度进行方向控制。环形潜浮体M的构造将在稍后予以描 述。太阳热收集点1具有甲板主体结构1-1，它是发电船GS的船上结构骨架甲板；支 撑着甲板主体结构1-1的甲板支柱(deck pillar) 1-2 ；以及发电船GS的船身1_3。甲板主体结构1-1的上表面设置有定日镜2、密闭铁锅3和太阳热铁塔4。应当注意，作为示例，图中仅示出了一个设置在甲板主体结构1-1的上表面上的 定日镜2。但是，实际上，在甲板主体结构1-1的上表面上设置了多个定日镜2。这是由于本发明的目的是持续地进行太阳热发电而不受到天气的影响。获得太阳 能的多个定日镜2必须布置在发电船GS的船身的上表面上。定日镜2具有用于从太阳光接收能量的赤道面折叠镜，反射太阳5发出的太阳光， 并且将太阳光收集到布置在太阳热铁塔4上的密闭铁锅3中以将密闭铁锅3加热。具体地 说，在图1和图2中，太阳5发出的太阳光由从太阳5进入定日镜2的入射光5-1和经定日 镜2反射而照射到密闭铁锅3的反射光5-2来表示。同样，在图2中，标号23表示海底，标 号25表示海平面和波浪。此外，入射光5-1包括从太阳5直接照射到密闭铁锅3的入射光 5-1。凭借这样的构造，根据本发明，为了以源自太阳热的能量向过热蒸汽生成装置提 供能量，由多个定日镜2来反射(5-2)太阳光(5-1)以将太阳光收集到密闭铁锅3上。关于多个定日镜2，事先设定了总日光反射接收面积(所有定日镜2的接收面积 的总值)，使得可以由太阳光的平均量获得的能量大于包括所有过程中的损耗的一天输出(one-day output)。将参照图3以及图1和图2来描述定日镜2的概略构造。图3示意性地例示了定日镜2的各个部件的概图。(a)是部分切除定日镜2的侧 面截面图，(b)是定日镜2的顶视图。在图3中，标号2-1表示纬度方向平面镜，标号2-2表示垂直点平面镜，标号2_3表 示经度方向平面镜，而标号2-4表示角部折叠平面镜。同样，标号2-5表示位置监视器，标 号2-6表示经度方向控制器(内有驱动部和控制电路)，标号2-7表示纬度方向控制器，而 标号2-8表示赤道仪台。此外，标号2-9表示赤道仪控制器，标号2-10表示定日镜升降柱， 标号2-11表示定日镜底座，而标号2-12表示定日镜升降轴承。此外，标号2-13表示定日 镜升降控制器，标号2-14表示定日镜储存RC腔，标号2-15表示控制电力入口，而标号2-16 表示RC腔盖。分别将纬度方向平面镜2-1、垂直点平面镜2-2、经度方向平面镜2-3和角部折叠 平面镜2-4形成为具有很轻的重量。另外，纬度方向平面镜2-1、垂直点平面镜2-2、经度方向平面镜2-3和角部折叠平 面镜2-4自动折叠从而收纳在定日镜储存RC腔2-14中以避免受到强风和强浪的破坏性冲
击ο具体地说，定日镜储存RC腔2-14设置有在储存了纬度方向平面镜2-1、垂直点平 面镜2-2、经度方向平面镜2-3和角部折叠平面镜2-4后自动关闭的RC腔盖2_16。由伺服电机和内置计算机来操作各个部件，并且从操作员室通过无线遥控来控制 各个部件。另外，由事先输入到内置计算机中的程序来执行太阳光跟踪控制。将参照图4以及图1和图2来描述密闭铁锅3和太阳热铁塔4的构造。图4是例示了密闭铁锅3和太阳热铁塔4的概略构造的图。如图4所示，密闭铁锅3被形成为具有向上的敞开部的半球，并且被布置在太阳热 铁塔4上。另外，密闭铁锅3设置有安全阀3-1和雨水排出管3-2。太阳热铁塔4布置在甲板主体结构1-1的中央，并且设置有管道装置4-lf、管道装 置4-lr (在图中，前面的是“f”，后面的是“r”)、铁塔底座4-2以及抽水泵4-3。然后，定日镜2反射太阳光5以将太阳光收集到密闭铁锅3上。在密闭铁锅3被 加热后，利用抽水泵4-3通过管道装置4-lf和管道装置4-lr将一般的水(要使用的水例 如是在将海水过滤后得到的软化水)注入到被加热的密闭铁锅3中。因而，注入密闭铁锅 3中的水被存储在图1中示出的太阳热存储多层保温箱6中作为高温的暖水(例如，80到 IOO0C )。在此情况下，当在密闭铁锅3中产生过多压力时，安全阀3-1工作以控制抽水泵 4-3。将参照图5以及图1和图2来描述设置在其中安装了根据本发明的过热蒸汽生成 装置的发电船GS中的环形潜浮体M。图5是例示了该潜浮体M的概略构造的图。如图5所示，环形潜浮体M的船身是具有圆形截面的轮状和环形船身，并且驱动 发电船GS航行、朝着海面和海底垂直移动以及进行发电船GS的纬度和经度的方向控制。
具体地说，在朝着海面和海底的垂直移动中，例如，整个发电船GS缩入水下以保 护布置在太阳热铁塔4上的密闭铁锅3不受到由强风和海浪造成的破坏性冲击。环形潜浮体M设置有隔断墙对-1、船身控制块对-2、船身驱动电机M-3、螺旋桨 对-4、锚对-5、锚控制器M-6以及海水进/出孔对-7。隔断墙M-I将环形潜浮体M的内部空间分隔成多个隔断室。由隔断墙M-I分 隔成的每个隔断室都被设置成使得海水M-8能够流入和流出。船身控制块M-2包括控制设备、压缩空气箱、操作板等，并且具有常驻有操作员 的空间。六个船身驱动电机M-3分别安装在环形潜浮体M中的任意位置，并且可以通过 遥控来改变推进方向。螺旋桨M-4是可变螺距螺旋桨。在海水中，螺旋桨M-4能够输出慢速所需的转 速，而在海上，螺旋桨M-4能够输出空气动力推进所需的转速。锚M-5是用于抛锚和固定的锚。在发电期间，将锚M-5收起放在船上以保证船 身的自由缓慢的行动和用于阻挡海底的影响的定位控制。整个船身的移动按照GSP的精度 范围而设置在特定的纬度和特定的经度，并且在水下电缆的扩展范围内自由地移动。这里， GSP(全球定位系统)是使用卫星的导航系统。锚控制器M-6设置有绞盘、电机等，并且是用于控制锚M-5的操作的装置。海水进/出孔M-7是当海水流入环形潜浮体M和流出环形潜浮体M时供海水 流入和流出的孔。具体地说，每一个上述装置的运行都受到从发电船GS和设置在各个装置中的内 置计算机发送的信号的控制，并且通过从发电船GS中的控制室(未示出)发出的信息要求 信号来执行。返回图1和图2，再次进行描述。如图1和图2所示，安装在发电船GS中的过热蒸汽生成装置设置有太阳热存储 多层保温箱6 ；中温水箱7 ；中温水箱8 ；多层保温存储箱9 ；以及高温储热箱10。除此以外， 安装在发电船GS中的过热蒸汽生成装置还设置有低温净化水箱11 ；反渗透压海水净化装 置；初级电力单元13 ；第一热交换器14 ；第二热交换器15 ；以及沸石锅炉系统16。此外， 安装在发电船GS中的过热蒸汽生成装置还设置有水分供给装置17 ；蒸汽涡轮18 ；冷凝器 19 ；交流发电机20 ；变压器/交流直流逆变器21 ；以及电力连接单元22。具体地说，在图1中，反渗透压海水净化装置12由“F.Filt. ”表示，初级电力单 元13由“In. Pow. ”表示，沸石锅炉系统16由“SSB”表示，水分供给装置17由“WS”表示。 同样，在图1中，蒸汽涡轮18由“VTb”表示，冷凝器19由“Cond. ”表示，交流发电机20由 "DM. ”表示，而变压器/交流直流逆变器21由“Tr. /INV. ”表示。现在，将参照图6以及图1和图2来描述太阳热存储多层保温箱6的概略构造。图6示意性例示了太阳热存储多层保温箱6的概略构造。太阳热存储多层保温箱 6是用于临时存储从太阳热收集点1中的太阳热能量源加热的大致80到100°C的高温水的 水箱，并且能够将能量提供给沸石固体锅炉16。具体地说，太阳热存储多层保温箱6能够存 储可从太阳热得到的能量中的过多能量。在以下描述中，温度大致高为80到100°C的水在 某些情况下将被表示为“HTW”。
为此，根据太阳热存储多层保温箱6的容量，在根据本发明的过热蒸汽生成装置 被安装在发电船GS中并被操作以产生过热蒸汽的情况下，例如即使不是日照时间也能够 提供能量以产生过热蒸汽。这样的容量被事先设置好以允许存储例如大体上七天的平均发电量。另外，由于太阳热存储多层保温箱6必须尽可能地防止所存储的能量消散，因此 太阳热存储多层保温箱6的存储量必须很大，并且需要有效的隔热。因此，太阳热存储多层 保温箱6具有对于压力容器来说有利的同心球形多层结构。在本实施方式中，将描述太阳热存储多层保温箱6的多层结构是例如同心球形结 构的情况。但是，太阳热存储多层保温箱6的结构并不限于此，并且可以是圆柱形多层结 构。此外，太阳热存储多层保温箱6设置有高温水贮存器6-1 ；钢制球形水箱6-2 ；耐 热砖墙6-3 ；中温储热水箱内墙6-4 ；以及中温储热水箱外墙6-6。高温水贮存器6-1布置在太阳热存储多层保温箱6的中央，并且存储上述的HTW。钢制球形水箱6-2围绕着高温水贮存器6-1。耐热砖墙6-3介于钢制球形水箱6-2和中温储热水箱内墙6_4之间，并且形成了
隔热层。在耐热砖墙6-3的外周侧，温度低于HTW的中温储热水6_5在中温储热水箱内墙 6-4与中温储热水6-5之间流动。在以下描述中，具有中温储热水6-5的温度或具有与中温 储热水6-5 —样高温度的水在某些情况下将被表示为“MTW”。因此，中温储热水箱内墙6-4与中温储热水箱外墙6-6之间的空间对应于用于存 储中温储热水6-5的中温储热水箱。具体地说，在图6中，标号6-7表示SSB高温水出口，标号6_8表示循环高压水出 口，标号6-9表示太阳加热水入口，标号6-10表示太阳加热水出口，而标号6-11表示高温 水入口。同样，标号6-12表示循环高温水入口 ；标号6-13表示中温水出口，标号6-14表示 中温水入口，标号6-15表示循环中温水出口，而标号6-16表示循环中温水入口。此外，标 号6-17表示将被分隔为上部和下部的中温储热箱连接起来的连接管，而标号6-18表示中 温储热箱连接环。返回图1和图2，将进行如下描述。中温水箱7与中温水箱8都具有圆球形多层结构，并且是用于存储通过回收从太 阳热存储多层保温箱6和多层保温存储箱9泄漏出的热能而产生的加热水的水箱。具体地说，如图1所示，中温水箱7被布置成围绕太阳热存储多层保温箱6，并使从 太阳热存储多层保温箱6泄漏的热被吸收在所存储的加热的水中，从而以热传导的方式回 收并存储热。因此，中温水箱7对应于在太阳热存储多层保温箱6中设置的高温水贮存器6-1 周围设置的太阳热存储多层保温箱，并且具有用于回收从高温水贮存器6-1泄漏出的热能 的中温水层。同时，中温水箱8布置在多层保温存储箱9周围，并且使从多层保温箱6泄漏的热 被吸收在所存储的加热的水中，从而以热传导的方式回收并存储热。此外，通过不仅使从第三热交换器17-2传递来的加热的水而且使在根据本发明的整个过热蒸汽生成装置中产生的传导的泄漏热或浪费热被吸收在加热的水中，中温水箱 7与中温水箱8转换并存储热。具体地说，在图1中，两个水箱被例示为中温水箱7和中温水箱8。但是，将中温 水箱7和中温水箱8例示为两个水箱的实际情况是，单个水箱被分隔成分别靠近热源的两 个水箱。中温水箱7和中温水箱8通过管道装置连接起来。因此，中温水箱7和中温水箱 8具有单个水箱的功能。当存储在中温水箱7和中温水箱8中的加热的水的温度上升并超出中温水箱7和 中温水箱8的温度范围时，存储在中温水箱7和中温水箱8中的加热的水经由中温双向管 道装置系统NPM转移到太阳热存储多层保温箱6。这样，如果存储在中温水箱7和中温水 箱8中的加热的水的水量过大，就能够经由中温双向管道装置系统NPM将存储在中温水箱 7和中温水箱8中的加热的水转移到太阳热存储多层保温箱6中。另外，在图1中，中温双 向管道装置系统(NPM)在现实中由多个管道形成。此外，中温水箱7、中温水箱8、低温净化水箱11和水分供给装置17分别通过管道 装置连接起来，以经由中温双向管道装置系统NPM使各个温度(温度水平)相等。经由中温双向管道装置系统NPM连接起来的部件(S卩，中温水箱7、中温水箱8、低 温净化水箱11和水分供给装置17)的水量和水温由稍后描述的反应切换控制装置16-C基 于测得的水温和水量等来设置和控制。现在，将参照图7以及图1和图2来描述多层保温存储箱9的概略构造。图7示意性例示了多层保温存储箱9的概略构造。多层保温存储箱9是用于存储由沸石固体锅炉16产生的高温高压过热蒸汽的容 另外，多层保温存储箱9被设计成在交流发电机20能够以额定输出工作时存储过 热蒸汽。然后，当过热蒸汽减少到某种程度时，稍后将描述的非绝热压缩泵16-7立即工作 并使沸石固体锅炉16重新供应过热蒸汽。在本实施方式中，将以其中多层保温存储箱9能 够存储允许交流发电机20以额定输出工作大约10小时所需的过热蒸汽的情况为例进行描 述。此外，多层保温存储箱9在向输出使用源(如蒸汽涡轮18等)提供根据本发明而 产生的过热蒸汽前临时地存储过热蒸汽。但是，为了保持高温，需要有效的隔热。因此，按照 与太阳热存储多层保温箱6相同的方式将多层保温存储箱9形成为同心的球形多层结构， 该结构作为压力容器是有利的。因此，多层保温存储箱9相当于高温高压过热蒸汽容器，其存储由非绝热压缩泵 16-7产生的高温高压过热蒸汽接着将所存储的高温高压过热蒸汽输出到稍后描述的蒸汽 涡轮发电机。具体地说，根据本实施方式，将以同心和球形形状的多层保温存储箱9的多层结 构为例进行描述。但是，多层保温存储箱9的结构并不限于此。多层保温存储箱9可以为 圆柱形多层结构。此外，多层保温存储箱9与中温水箱8和高温储热箱10 —起被设置成具有同心球 形多层结构。因此，从高温部分泄漏的能量随后被存储在中温水箱8和高温储热箱10中的 加热的水缩吸收，中温水箱8和高温储热箱10是用于比水箱9的温度低的温度的容器。
此外，在多层保温存储箱9中，隔热和耐热砖墙9-3经由作为围绕高温高压过热蒸 汽贮存器9-1的内墙的钢制球形箱9-2而设置在钢制球形箱9-2的外周侧。高温高压过热蒸汽贮存器9-1能够存储上述高温高压过热蒸汽。因此，高温高压 过热蒸汽贮存器9-1相当于存储由非绝热压缩泵16-7产生的高温高压过热蒸汽的高温高 压过热蒸汽贮存器。另外，在隔热和耐热砖墙9-3的外周侧，具有与上述的HTW —样高的温度并具有相 对较高热容量的高温储热水9-5被存储在由高温保温存储箱内墙9-4和高温保温存储箱外 墙9-6包围的球形空间中。此外，在高温保温存储箱外墙9-6与中温储热水箱内墙9-8之间设置了空气隔热 层9-7。另外，具有与上述的中温储热水6-5同样高温度的中温储热水9-9被引入中温储热 水箱内墙9-8与中温储热水箱外墙9-10之间。因此，介于中温储热水箱内墙9-8与中温储热水箱外墙9-10之间的空间相当于用 于存储中温储热水9-9的中温储热箱。也就是说，多层保温存储箱9设置有三层隔热夹套。在该三层隔热夹套中，最里面 的第一层是耐热转，而其余的两层分别是用于高温水和中温水的球形水箱。存储在这两层 球形水箱中的能量以循环的方式用于过热蒸汽的产生。设置空气隔热层9-7是为了在高温储热水9-5与中温储热水9_9之间隔热。用于存储中温储热水9-9的空间通过中温双向管道装置NPM与用于存储上述中温 储热水6-5的空间相连。具体地说，中温储热水6-5与中温储热水9-9通过泵在两个方向上回流到低温净 化水箱11和水分供给装置17，并且响应于从反应切换控制装置16C-1输出的指令信号而循 环。这以恰当的温度执行了对中温储热水6-5和中温储热水9-9中存储的水的控制， 并以恰当的方式执行了对中温储热水6-5和中温储热水9-9的分配的控制。此外，在水分 供给装置17中，可以将具有与中温储热水6-5和中温储热水9-9同样高的温度的水重复用 作要供应给沸石固体锅炉16的水的蒸汽或水雾的热源。另外，中温储热水出口 9-14与中温储热水入口 9-16、循环加热水入口 6_16、中温 水入口 6-14、循环加热水出口 6-15以及中温水出口 6-13与中温双向管道装置NPM相连接， 从而彼此连通。同样，高温储热水出口 9-13和高温储热水入口 9-15以及设置在太阳热存储多层 保温箱6中的循环高压水出口 6-8和循环高温入口 6-1通过高温双向管道装置NPH连接起 来，从而彼此连通。因此，由高温保温存储箱内墙9-4和高温保温存储箱外墙9-6包围起来的球形空 间被布置成包围着高温高压过热蒸汽贮存器，并且相当于回收从高温高压过热蒸汽贮存器 中泄漏出的热能的循环水层。另外，在图7中，标号9-11表示高温高压过热蒸汽入口，而标号9-12表示高温高 压过热蒸汽出口。同样，标号9-17表示连接了被分隔成上部和下部的中温储热水箱的高温 储热水箱连接管道，而标号9-18表示中温储热水向连接管道。同样，标号9-19表示用于被 分隔成上部和下部的中温储热水箱的中温储热水箱连接环。
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下面将参照图1和图2进行描述。高温储热箱10具有圆形、球形方式的分层结构，并且通过管道装置经由高温双向 管道装置NPH与太阳热存储多层保温箱6相对(reversely)连接以使各自的温度相等或接 近。另外，高温储热箱10是用于存储通过回收从多层保温存储箱9等中泄漏出的热能 而产生的加热水的容器。也就是说，从高温高压过热蒸汽贮存器9-1中泄漏到外部的热量被回收到存储在 高温储热箱10中的高温储热水中，并且被连接起来以与存储在太阳热存储多层保温箱6中 的高温储热水进行循环。因此，重复使用高温储热水作为沸石固体锅炉16的热能。此外，由于高温储热箱10经由高温双向管道装置NPH与太阳热存储多层保温箱6 连接起来，所以可以调整这两个容器中的水量。低温净化水箱11是用于在其中存储例如由反渗透压海水净化装置12以海水产生 的净化水的容器，其能够在存储于其中的净化水与海水之间进行热交换，并且在热交换后 将净化水供应给水分供给装置17。此外，低温净化水箱11安装在与发电船GS的船身外部低于海面的间隙相对应的 位置处，例如，安装在图2中示出的发电船GS的船身外部壳体中，使得船身浮在海水上并从 海水获取热能。具体地说，低温净化水箱11安装在例如图2中示出的发电船GS的侧壁中低于海 面的位置处，使得存储在低温净化水箱11中的净化水与海水被安排进行热交换。因此，发电船GS被设置在与存储在低温净化水箱11中的净化水进行热交换的水上。另外，根据本实施方式，已经描述了与存储在低温净化水箱11中的净化水进行热 交换的水是海水并且发电船GS位于海上的情况。但是，本实施方式并不限于此。也就是说， 例如，与存储在低温净化水箱11中的净化水进行热交换的水可以是河水，并且发电船GS可 以位于河上。关键在于，与存储在低温净化水箱11中的净化水进行热交换的水可以是海水 和地表水中的至少一种。此外，根据本实施方式，如图1所示，已经以低温净化水箱11的形状是球形的情况 为例进行了描述。但是，低温净化水箱11的形状并不限于此。换言之，低温净化水箱11的 形状可以是例如立方体的箱形。另外，低温净化水箱11可以为这样的形状，即，其在和与存 储在其中的净化水进行热交换的水相接触的位置处具有鳍，从而增大了和与存储在其中的 净化水进行热交换的水的接触面积。反渗透压海水净化装置12安装在发电船GS的内部，并且从海水(图1中表示为 “海水”)中产生大量作为在发电船GS中产生能量的主要介质的净化水。然后，反渗透压海水净化装置12在必要时向低温净化水箱11供应缩产生的净化 水。从海水中产生净化水的技术是已知技术，因此将略去对该技术的描述。在发电的初始预备阶段中，从反渗透压海水净化装置12供应给低温净化水箱11 的净化水通过发电船GS中的管道装置从低温净化水箱11充入太阳热存储多层保温箱6、中 温水箱7、中温水箱8和高温储热箱10中。初级电力单元13在根据本发明的过热蒸汽生成装置运行后向各个泵(在图1中，以“泵”或“压缩泵”表示)供电(在图1中，以“AC电源”表示)。第一热交换器14和第二热交换器15设置在太阳热存储多层保温箱6和沸石锅炉 系统16之间。另外，第一热交换器14和第二热交换器15改变了作为在太阳热存储多层保温箱 6与沸石锅炉系统16之间流动的能量携带介质的水、空气和油的温度。稍后将描述沸石锅炉选通16和水分供给装置17的构造。蒸汽涡轮18设置在交流发电机20中，并且由从多层保温存储箱9输出的高温高 压过热蒸汽驱动以使交流发电机20产生必要的输出电力。冷凝器19将从蒸汽涡轮18返回的低温水汽回收成具有中温的水(中温水)，并且 使所回收的中温水经由中温水箱7和中温水箱8再次流回沸石固体锅炉16。使上述中温水循环以在沸石固体锅炉16、多层保温存储箱9和蒸汽涡轮间转动 “飞轮循环”，并且存储如机械飞轮的能量。另外，由于存储在太阳热存储多层保温箱6中的高温水储存了太阳热，因此经由 沸石固体锅炉16将与功率输出相对应的能量添加到上述飞轮循环中。交流发电机20是设置有蒸汽涡轮18的蒸汽涡轮发电机，如上所述。变压器/交流-直流逆变器21从发电船GS的电力连接单元22输出由交流发电 机20产生的电力，作为用于电力传输(图1中，以“电力输出”表示)的超高压直流电。在这种情况下，发电船GS安装在与海岸相距较远的水深大约200米的大陆架上。 因此，为了有效地长距离传输电力，超高压直流电输出是必要的。因此，根据本实施方式，在发电船GS所在的海水中，使用机器人由无人值守的电 力连接单元22来连接高压输电线。现在，将参照图8以及图1和图2来描述使用机器人来连接高压输电线的电力连 接单元22的概略构造。图8示意性例示了电力连接单元22的概略构造。(a)是例示了连接高压输电线前 整个构造的图。(b)是例示了在连接了高压输电线时高压电力端密闭室中的状态的图。具体地说，在图8中，标号22-1表示高压电力端电路部分(在图1中，以“Con. ” 表示)，标号22-2表示高压电力端密闭室，而标号22-3表示发电船GS侧的电力连接端子。 同样，标号22-4表示用于去除高压电力端密闭室22-2中的海水的干燥空气生成装置(在 图1中，以“空气”表示)，标号22-5表示水下电力仓，而标号22-6表示水下电缆。此外， 标号22-7表示用于锚定水下电力仓的仓锚单元，而标号22-8表示用于缠绕电缆的自动馈 送型绕线筒。此外，标号22-9表示介于水下高压端子和绕线筒之间的电力连接电缆，标号 22-10表示水下高压端子，而标号22-11表示水下电力塔。此外，标号22-12表示水下电力 塔底座，标号22-13表示水下安装电缆，标号22-14表示用于自推进电力连接的连接机器 人，而标号22-15表示设置在连接机器人22-14中的遥控臂。电力连接单元22是用于将海上产生(由发电船GS产生)的高压直流电以很少的 损耗传输到远距离的陆上使用场所的装置。 高压电力端电路部分22-1是发电船GS的电力传输端子。高压电力端密闭室22-2安装在发电船GS的船底上，并且贮备了端子以进行连接。水下电力仓22-5中包括水下电缆22-6的端子。
另外，水下电力仓22-5容纳在高压电力端密闭室22-2的内部，并且连接了高压输 电线，如图8B所示。水下高压端子22-10是水下安装的电缆22-13的端子，并且被安装在水中。水下安装电缆22-13是通过水下电力塔22-11和水下电力塔基座22_12安装在允 许与存储在低温净化水箱11中的净化水进行热交换的水的底部(即，海底)。连接机器人22-14是用于电连接高压电力端电路部分22-1和安装在海底的水下 安装电缆22-13的小型遥控机器人。此外，连接机器人22-14用于在连接高压输电线前的状态下，在从将水下电力仓 22-5保持在海底处的仓锚定单元22-7移除水下电力仓22-5后输送水下电力仓22_5。此外，连接机器人22-14设置有遥控臂22-15和监控电视(未示出)。然后，通过 查看监控电视上的图像而从海上的发电船GS操作遥控臂22-15，以处理水下电力仓22-5。 另外，在图8的(a)中，在连接高压输电线前的状态下，用实线来表示水下电力仓22-5和遥 控臂22-15。同时，在图8的(a)中，在连接了高压输电线后的状态下，用虚线来表示水下电 力仓22-5和遥控臂22-15。也就是说，设置在连接机器人22-14中的遥控臂22-15是用于将布置在将与存储 在低温净化水箱11中的净化水进行热交换的水中的水下电缆22-6连接到水下安装电缆 22-13的端子。现在将描述电力连接单元22的操作。首先，将描述连接高压输电线的操作。在连接高压输电线的过程中，如图8的(a)所示，将水下电力仓22-5固定到位于 海底的高压电力端密闭室22-2，然后排出高压电力端密闭室22-2中的海水。之后，用净化 水来清洗高压电力端密闭室22-2，并且从干燥空气生成装置22-4提供的干燥空气去除了 残留在电力连接单元22中的水分。随后，如图8的(b)所示，打开水下电力仓22-5的盖，并且同样打开电力连接端子 22-3的保护盖，配置在其中的自动电力组合器(未示出)使用电连接器(未示出)将电力 连接端子22-3和水下电力仓22-5连接起来。接着，在确认了电力连接端子22-3与水下电 力仓22-5的端子之间的连接后，开始高压电的传输(在图1中，以“电力输出”表示)。接下来，将描述释放高压输电线的连接的操作。在释放高压输电线的连接的过程中，反过来执行上述步骤。另外，在不使用时，连 接机器人22-14被容纳在发电船GS中。在这样的情况下，在海底事先安装了用于高压电力连接的水下电力塔22-11和用 于收纳电力连接电缆22-9的绕线筒22-8。另外，绕线筒22-8和水下电力塔22-11例如由 接收电能的岸上能量传输及分配机构来管理。此外，当连接或释放高压输电线时，发电船GS锚定在水下电力塔22-11附近或在 不锚定的情况下以低速航行，并且在依靠诸如回转罗盘和GPS等的信息来控制位置和方向 的同时执行发电操作。在这样的情况下，应当选择在海中足够深的地点，使得发电船GS能 够下潜以允许水下电缆22-6到达海底。接下来，将参照图9、图10和图11以及参照图1和图2来描述沸石锅炉系统16的 构造和水分供给装置17的构造。
图9是根据本发明的过热蒸汽生成装置的概略构造的示意图。图10是例示了沸 石固体锅炉16的构造的图。图11是例示了水分供给装置17的概略构造，例示了水分供给 装置17和水分供给装置17的外围设备。沸石固体锅炉16充当了过热蒸汽生成装置的心脏，并且是沸石锅炉系统。沸石锅 炉系统的心脏由附接在炉体16-3上的多个沸石筒16-1组成。在圆柱形筒容器中，每个沸石筒16-1都包含多个沸石，这些沸石以多层和多级的 方式彼此分开地布置在容器的轴向上(例如，参见日本实用新型注册号3094574Y)。这种构 造允许水分或水雾自由地通过每个沸石筒16-1。具体地说，将沸石筒16-1分别插入到布置在炉体16-3处的多个圆筒16_2中，如 图IOA所示。因此，每个圆筒16-2都充当了沸石筒16-1的附接架。在沸石固体锅炉16内部，炉体16-3容纳在炉室下部16_4与炉室上部16_5之间。此外，在沸石固体锅炉16中设置了多个炉体16-3。但是，根据本实施方式，将以沸 石固体锅炉16包括12个炉体16-3的情况为例进行描述，如图IOB所示。这12个炉体16-3由包括第一炉体行和第二炉体行的两对形成，每一条炉体行都 包括六个炉体。第一炉体行与第二炉体行被布置成彼此相对。第一炉体行中的炉体通过管道装置16-8分别相互连接，而第二炉体行中的炉体 通过管道装置16-10分别彼此连接。具体地说，多个炉体16-3中的某些炉体形成了由管道装置16-8将多个炉体16_3 连接起来的第一炉体行，而不形成第一炉体行的其它多个炉体16-3形成了由管道装置 16-10将多个炉体16-3连接起来的第二炉体行。因此，在以下描述中，在图IOB的下部通过由六个炉体16-3形成的行来表示第一 炉体行，而在图IOB的上部通过由六个炉体16-3形成的行来表示第二炉体行。第一炉体行与第二炉体行交替地切换水对于沸石的吸附过程和释出过程。另外， 图IOA和图IOB例示了第一炉体行切换到吸附过程而第二炉体行切换到释出过程的情况。 也就是说，图IOA和图IOB例示了由释出加热器将第一炉体行切换到沸石吸附水分的吸附 炉体行而第二炉体行切换到沸石释出水分的释出炉体行。具体地说，第一炉体行中的每一个炉体都在吸附水分的同时，第二炉体行中的每 一个炉体都在释出水分，而第二炉体行中的每一个炉体都在吸附水分的同时，第一炉体行 中的每一个炉体都在释出水分。下面，将参照图IOA和图IOB来描述与第一炉体行的吸附和释出过程以及切换控 制相关的操作。但是，由于与第二炉体行的吸附和释出过程相关的操作与第一炉体行相同， 因此将不进行描述。首先，将描述第一炉体行的吸附过程。在第一炉体行的吸附操作中，大约30°C的蒸汽或雾被吸附在附接到炉体16-3的 沸石筒16-1的沸石上。大约30°C的蒸汽或雾是从图1和图11中示出的水分供给装置17 提供的，然后经由管道装置16-8和电磁阀16-01吸附在沸石筒16-1中的沸石上。吸附在沸石筒16-1中的沸石上的水分(蒸汽)在被加热的状态下保留在沸石筒 16-1中。另外，经由炉室上部16-5、电磁阀16-04和管道装置16-10将温度上升了的干燥空气和穿过沸石架(筒中)的间隙的过剩水粒子馈送到第三热交换器17-2。被馈送到第三热交换器17-2的加热混合气体(干燥空气和过剩水粒子)的热能 将通过第三热交换器17-2与被引入第三热交换器17-2的冷却水进行热交换。将与引入第 三热交换器17-2的冷却水进行热交换后的加热水馈送到中温水箱7和中温水箱8。在这种情况下，从第三热交换器17-2中排出已通过与引入第三热交换器17-2的 冷却水降低了温度的加热空气。接下来，将描述第一炉体行的释出过程。在第一炉体行的释出过程中，将电磁阀16-01和电磁阀16-4关闭(尽管在上述吸 附过程中它们是打开的)，并且打开电磁阀16-02和电磁阀16-03。于是，鼓风机产生的干 燥空气经由管道装置16-9和电磁阀16-02被馈送到附接在炉体16-3的A行的沸石筒16_1 中的沸石。这样，吸附了水的沸石放出高温(150到200°C，1 atm N 0.1 MP)蒸汽，同时使其晶 体腔干燥。在释出时，通过非绝热压缩泵16-7将从第一炉体行(炉室上部16- 放出到炉 室上部的蒸汽加压并提高温度。另外，从图1中示出的太阳热存储多层保温箱6馈送的高温水(80到100°C )通过 第一热交换器14来加热空气。此外，通过使用隔热压缩泵(设置在第一热交换器14与第二热交换器15之间的 压缩泵)进行压缩，随后要与潮湿蒸汽所产生的高温水进行热交换的空气被加热了。然后，经过隔热压缩泵压缩的加热空气与150到200°C的特定温度的油基介质进 行热交换。另外，通过设置在沸石筒16-1中的热交换线圈将沸石筒16-1中的蒸汽(在沸 石筒16-1内部被加热)加热到150到200°C。因此，设置在沸石筒16-1中的热交换线圈对应于通过释出被吸附到沸石上的水 分子而加热沸石的释出加热器。如上所述，在如图10中示出的沸石固体锅炉16的系统图中所示那样将吸附了水 的沸石加热到150到200°C时，炉室上部16-5中填充了过热蒸汽。经由电磁阀16-03和管 道装置16-11将这些填充的过热蒸汽馈送到非绝热压缩泵16-7。当非绝热压缩泵16-7工作时，将炉室上部16-5中填充的过热蒸汽加压并提高温 度(在过热蒸汽的情况下，例如，450°C，3MPa)，然后将其存储在多层保温存储箱9中。因而， 产生了过热蒸汽。这样，就在非绝热压缩泵16-7中将从沸石固体锅炉16发出的蒸汽加压并提高温 度。具体地说，根据本实施方式，将描述通过非绝热压缩泵16-7将温度提高到大约450°C并 且压力大约是3Mp的例子。然后，从压缩过程中产生的热损耗中，在加热冷却水的过程中回收了能量，并且经 由太阳热存储多层保温箱6和高温储热箱10在固体锅炉处将该能量再生成蒸汽能量。高压 (大约3Mp)和高温(大约450°C )蒸汽存储在具有三层保温夹套的多层保温存储箱9中。接下来，将参照图12以及图1、图2、图9、图10和图11来描述反应切换控制装置 16C-1的构造。反应切换控制装置16C-1是用于在交替地执行沸石固体锅炉16的吸附过程和释 出过程中控制阀开闭的装置。另外，在阀开闭控制中，除了吸附过程和释出过程外，还将控制根据本发明的整个过热蒸汽生成装置，包括中温水箱7、中温水箱8、太阳热存储多层保 温箱6、多层保温存储箱9和高温储热箱10的水量和水温等。参照图9，布置在沸石固体锅炉16外围的装置分别设置有温度传感器。具体地说， 布置在沸石固体锅炉16外围的装置是太阳热存储多层保温箱6、中温水箱7、中温水箱8、多 层保温存储箱9、高温储热箱10、低温净化水箱11和水分供给装置17。与每一个上述装置相同，沸石固体锅炉16内部也设置有用于感测沸石固体锅炉 16的炉体16-3(第一炉体行和第二炉体行)的温度和沸石的温度的温度传感器TS。具体 地说，该温度传感器TS安装在沸石筒16-1中。因此，由各个温度传感器测出的温度被输入到反应切换控制装置16C_1(在附图 中，以“各个TS的温度输入”来表示)。图12是示出沸石筒16-1中的沸石的温度T°C与从吸附过程开始时起到释出过程 结束时止的一个循环中经过的时间之间的关系的图。此外，在图12中，垂直轴表示沸石的 温度T°C，而水平轴表示经过的时间t。此外，图12中示出的曲线例示了其中将从吸附过程 开始时起到释出过程结束时止的一个循环设定成两个小时的情况。这里，吸附过程开始时的时刻是将蒸汽或水雾提供给沸石筒16-1中的沸石并且 水开始吸附到沸石上的时刻。根据本实施方式，将描述沸石在吸附过程开始时的温度大约 是30°C (在垂直轴中，以“30”表示)的情况。此外，如图11所示，在吸附过程开始的情况下，通过鼓风机16-6使反渗透压海水 净化装置12从海水中获得的净化水成为雾的形式。然后，将雾形式的蒸汽与从中温水箱7 和中温水箱8提供的加热水(30到50°C)混合起来，接着将其提供给沸石固体锅炉16作为 30°C的蒸汽或雾。当沸石的温度接近30°C时，反应切换控制装置16C-1启用水分供给装置17的鼓风 机16-6以开始吸附过程。然后，当附接到炉体16-3的沸石筒16-1中的沸石吸附了大约30°C的雾时，沸石的 温度暂时降低。但是，由于暂时降低了温度的沸石被通过吸附在沸石中的水发射出的远红 外线所加热，因此该温度并不大幅降低并且随着时间的过去而升高。在这样的情况下，在通过沸石产生的热将水变成过热蒸汽时发生的能量转换机制 包括利用诸如上述的CaO的化学发热剂的热转换和远红外线的辐射热能的热转换。因此， 能够以快速的反应和高效率来执行热转换。当吸附过程的操作开始时，反应切换控制装置16C-1基于来自沸石筒16-1中的温 度传感器TS的信号而打开电磁阀16-01和电磁阀16-04，并且关闭电磁阀16-02和电磁阀 16-03。当水开始吸附在沸石筒16-1中的沸石中时，沸石筒16-1中的温度随着时间的推 移以向上倾斜曲线的方式升高，如图12所示。此后，沸石筒16-1中的温度超过100°C，过热蒸汽开始填充炉室上部16_5。此时，反应切换控制装置16C-1继续控制以开始将油基介质提供给热交换线圈， 使得利用太阳热存储的能量(见图1)将第一炉体行中的筒(沸石)加热到150到200°C。随后，当炉室上部16-5的过热蒸汽的(室内)温度达到预定温度(例如，200°C ) 时，反应切换控制装置16C-1在启用鼓风机16-6的同时为了水雾而关闭电磁阀16-01和电磁阀16-04，从而控制电磁阀16-02和电磁阀16-03的打开。此外，反应切换控制装置16C-1 操作非绝热压缩泵16-7，并且将从非绝热压缩泵16-7输出的过热蒸汽(例如，450°C，3Mpa) 提供给蒸汽涡轮18，蒸汽涡轮18是输出利用源。在这样的情况下，反应切换控制装置16C-1所执行的控制并不是对迅速将非绝热 压缩泵16-7输出的过热蒸汽供应给蒸汽涡轮18的控制。具体地说，将过热蒸汽作为高温 高压气体贮存在多层保温存储箱9中若干个小时。然后，通过用于打开和关闭高温高压过 热蒸汽出口 9-12的控制阀(未示出)来控制将这些贮存的过热蒸汽供应给蒸汽涡轮18。另外，从非绝热压缩泵16-7输出的过热蒸汽并不限于输出到蒸汽涡轮18。例如， 可以输出到外部的蒸汽涡轮发电机或热交换器。然后，当上述的释出过程的操作继续时，吸附到沸石上的过热蒸汽减少。释放了所 吸附的从水分供给装置17提供的水的沸石的温度按照图12的曲线所例示的温度曲线下 降。一旦温度下降状态开始，反映开闭控制装置16C-1就停止向热交换线圈提供油基介质。当切断了通过油基介质向沸石筒16-1提供外部能量时，沸石筒16-1中的温度按 照如图12所示的自然热辐射而下降。另外，在沸石筒16C-1中的温度按照自然热辐射而下降的情况下，在沸石的温度 下降到吸附开始前的温度后，可以再次开始上述吸附过程。另外，根据图12中示出的温度曲线，在沸石达到200°C且由水平线表示的经过时 间在例如从吸附开始后经过两个小时后的时刻结束后，可以使沸石筒16-1再次控制吸附 的开始。接下来，将描述借助在根据本发明的过热蒸汽生成装置中设置的沸石锅炉系统来 产生过热蒸汽的过程的概要。沸石是硅酸盐化合物，其化学成分的通式是XM2nO · Al2O3 · ySi02 · ζΗ20(其中，χ、 1、ζ是系数，M表示诸如Na之类的η价金属)。沸石的晶体结构为以A (埃)量级排列的三维网状结构，具有几乎与分子尺寸同样 小的微孔直径。另外，沸石可以用于自然矿物。同时，沸石是即使是被人工合成也仍然可以使用的浮石。此外，沸石是通常被称为沸腾石的材料。简而言之，沸石是像竹篮那样有多个孔的 石头。特性在于，各种分子可被放入沸石的多个孔中。作为一般用途，沸石被用作分子 筛，如用于水的净化。当水流入沸石的晶体结构的孔中并吸附在其中时，沸石就产生热。当从外部加热 吸附了大量水的沸石时(换言之，当沸石释出时)，产生了蒸汽。具体地说，当水的分子(水分子)吸附在沸石上并被加热时，水分子就进入晶体中 的均勻细毛孔中。也就是说，当水分子吸附在沸石上并被加热时，水分子按照均勻的细毛孔 的大小(以A为单位)进入沸石中。在这种现象中，水分子以弹性能量的形式进入细毛孔中。因此，通过对吸附在沸石 上的水分子进行加热而发生的从沸石中释出水分子的过程是通过释放在吸附在水分子时 进入细毛孔中的弹性能量而执行的。
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因此，当水分子从沸石中释出时，能够获得单分子H2O的过热蒸汽，其不是多分子 H2O簇并且是根据沸石的细毛孔的大小和分布而在均勻的水分子状态下构成的。这样，根据本发明，就能够通过重复水吸附过程和释出过程来产生过热蒸汽。通过 吸附过程和释出过程产生的过热蒸汽的热效率高于通过将水直接汽化而产生的过热蒸汽 的热效率。因此，能够以有效的方式使用沸石固体锅炉16作为固体锅炉。下面将描述可以得到这么高的热效率的原因。也就是说，沸石的晶体结构中的细毛孔按照几乎与分子的尺寸那样小的单位A的 量级的尺寸来排列。这是它用于分子筛的原因(例如，参见“Chemical HandbookApplied Chemistry II Substance Edition H2. 7. 15 The Third MARUZEN”)。因而，当蒸汽涡轮将蒸汽转变成电能时或当与另一种热介质进行热交换时，能够 使用更加均勻的分子尺寸的分布来作为能量热源(分子状态)。这是实现高转换效率的原 因。作为与上述沸石相似的热泵材料，存在使氧化钙与水发生反应时可得到蒸汽时发 生的可逆反应的化学关系。下面示出了这样的可逆反应的化学关系Ca0+H20 = Ca(0H)2+15. 2 千卡 / 摩尔(例如，参见 “Chemical Handbook AppliedChemistry II Substance Edition H2. 7. 15 The Third MARUZEN”)。在上述公式中，水分子进入CaO的晶体之间的间隙中，但是这些间隙的尺寸取决 于氧化钙的晶体颗粒的尺寸。因此，当从这种状态将水分子加热并将水分子蒸发时，水分蒸 发仅导致了具有进入时水分子的尺寸并且还具有与晶体颗粒的间隙的状态相对应的多分 子尺寸的分布。也就是说，由于一般氧化钙的晶体颗粒很大且不均勻，因此不能获得具有如沸石 那样均勻的水分子的尺寸。这适用于如硅胶等被用作一般吸附材料的非晶体材料的可逆反 应的化学关系。如上所述，沸石的细毛孔是均勻的，此外还具有分子级的微孔直径。因此，在水分 子吸附在沸石或从沸石释出水分子时捕捉水分子是通过用这些细毛孔来贮存和释放弹性 能量的动作而执行的，从而使得能够根据水分子产生具有均勻能量分布的过热蒸汽。因此，在使用通过上述步骤获得的过热蒸汽来进行能量转换的过程中，与使用通 过其他化学发热反应而获得的任何材料进行的转换相比，高效率的能量转换成为可能。此外，沸石的吸水特性与鼓风机16-6触发的水分供给装置17中的水(具体地说， 贮存在图11中示出的雾过滤器17-7的下层中的净化水)的蒸发(稍后描述)，不可避免地 吸附或去除了水的潜热。结果，水分供给装置17中的水的温度变得低于低温净化水箱11 中水的温度，并且其低温水通过管道装置返回到低温净化水箱11中以打开从海水到低温 净化水箱11的能量供应通道。换言之，水分供给装置17中的水温的下降显示了对发电能 量的使用。接下来，将描述水分供给装置17的概略构造和将海水能量源引入根据本发明的 过热蒸汽生成装置中的操作。水分供给装置17是用于以蒸汽或雾的形式向沸石固体锅炉16提供大约30°C (具 体地说，30到55°C )的蒸汽的装置。水分供给装置17设置有下层的冷蒸汽室17-8、中层的雾生成装置17_6以及上层的蒸汽室17-9。冷蒸汽室17-8双向连接到低温净化水箱11，并且特定量的净化水经由低温净化 水箱11从反渗透压海水净化装置12来提供特定量的净化水(在图1中，以“净化水”表 示)°然后，冷蒸汽室17-8贮存所提供的净化水，并且能够根据从水分供给装置17提供 给沸石固体锅炉16的沸石量来向雾过滤器17-7的下部提供净化水。根据雾的颗粒尺寸，冷蒸汽室17-8还利用由玻璃材料(例如，可以是诸如陶瓷、树 脂材料等的耐腐蚀材料)制成的具有多个细毛孔的雾过滤器17-7来分离净化水和雾。雾生成装置17-6为了进行热交换而引入冷蒸汽室17-8中的蒸汽和MTW，以生成 30到55°C的蒸汽或雾(此后，在某些情况下将“蒸汽或雾”表示为“雾”)。如图11所示，雾生成装置17-6设置有雾发生腔17-10，雾发生腔17_10具有与雾 过滤器17-7的同样大小并且独立的细毛孔，并且被MTW的循环通道包围。蒸汽室17-9使由雾生成装置17-6生成的雾均勻，接着将雾引入沸石固体锅炉16 中。随后，在蒸发被提供给沸石固体锅炉16的雾中的水分的过程中损耗了汽化潜热 能量，蒸发箱中的水的温度下降，并且经由第四热交换器17-4启用空调17-5 (在图1中，以 “空调”表示)。这被用于调节发电船GS的温度，特别是发电现场的温度。也就是说，雾过滤器17-7的上层处于蒸汽的水雾状态。同时，雾过滤器17-7的下 层填充了从低温净化水箱11引入的特定量的净化水，并且对随后从低温净化水箱11再次 充入的净化水进行控制以保持特定的量。雾生成腔17-10使MTW变成雾态，接着将雾态的MWT与雾过滤器17-7产生的雾混 合起来，以向蒸汽室17-9提供暖雾。此外，雾生成腔17-10具备通过调节雾生成腔的尺寸 来调节和最终稳定提供给蒸汽室17-9的雾的大小的功能。在这种状态下，为了产生雾(其中水分供给装置17引入了海水能量源)，图10中 示出的鼓风机16-6将清洁的空气吹向贮存在雾过滤器17-7的下层中的净化水。同时，处 于中层的雾生成器17-6的雾生成腔17-10受到该气流的影响。该气流使得贮存在雾过滤器17-7的下层中的净化水在通过雾过滤器17-7的细毛 孔的同时成为水雾。但是，在雾的生成过程中，雾损耗了下层中的净化水的蒸发潜热。因而， 贮存在雾过滤器17-7的下层中的净化水的温度变得几乎与贮存在低温净化水箱11中的净 化水的温度(海水的温度)同样低。估计这里所产生的温度差比海水的温度低大约5°C，并且根据热力学第二定律，能 量从较高温度的海水侧进入贮存在水分供给装置17的雾过滤器17-7的下层中较低温度的 特定量净化水中。这抑制了从水分供给装置17提供给沸石固体锅炉16的水的温度下降。 具体地说，从海水侧重新提供了消耗掉的能量。实际上，并不仅通过与在一年中温度始终变化的海水进行热交换而吸附海水的热 能。在雾过滤器17-7的下层的特定量的净化水侧产生了通过电力发电系统的连续操作而 产生的、温度比海水温度低的低温源。这就必然要引入温度存在变化的海水的热能。如上所述，吸附到沸石上以加热沸石的雾态水分使得源自海水的能量最终被引入 过热蒸汽生成装置中。
因此，鼓风机16-6与雾过滤器17-7对应于从提供给供水最终17的净化水产生雾 态水分的雾化装置。另外，该雾化装置利用产生雾态水分时发生的蒸发潜热，使得从低温净化水箱11 提供给供水最终17的净化水的稳定低于与贮存在低温净化水箱11中的净化水进行了热交 换的水的温度。具体地说，根据本发明的过热蒸汽生成装置的整个输出能量实际上能够针对如蒸 汽涡轮的能量使用源进行输出，能量的大部分由具有来自海水的能量源的海水能量源Qws 与具有来自太阳的能量的太阳能量源Qin的总和来提供。这里，如蒸汽涡轮等能量使用源实际可以输出的能量将由公式(16)(稍后描述) 表示为能量Qout (整个系统输出)。估计能量Qout的11/12将是海水能量源。因此，即使太阳能量源Qin是0，过热蒸 汽生成装置也将能量向如蒸汽涡轮18等能量使用源稳定地提供能量而不会使效率大幅度 下降。如图11所示，雾过滤器17-7的上部中从上述低温源产生的雾是温度低于海水温 度的蒸汽。因此，例如，可以经由将被用于调节发电船GS中的温度的第四热交换器17-4来 操作空调17-5。(操作)下面，参照图1到图12来描述过热蒸汽生成装置的操作。首先，在开始发电前的预备阶段中，将常温的净化水引入太阳热存储多层保温箱6 中。在这样的情况下，将大量常温净化水引入到太阳热存储多层保温箱6中。因而，在 将操作温度考虑在内的情况下进行估计时，在这个阶段被引入到太阳热存储多层保温箱6 中的常温净化水已经具有接近总能量的80%的初始能量。因此，发电船GS充当了太阳能收集和供应的基础，并且还充当了净化水(淡水) 的存储器。然后，当启动初级电力单元13时，存储在太阳热存储多层保温箱6中的高温 能量在沸石固体锅炉16的释出过程中从其中包含有水的沸石中发射出高温蒸汽(latm ^ 0.1 Mp)，沸石晶体腔变干，同时将热存储在沸石晶体中。另外，在该释出过程中，通过能够改变介于第一热交换器14与第二热交换器15之 间的压力的隔热压缩泵将沸石炉中的温度稳定在150°C和200°C之间。在释出过程后的吸附过程中，从水分供给装置17提供的蒸汽和雾将低能量的水 分吸附在设置于沸石固体锅炉16中的炉体16-3中的沸石腔上。同时，沸石以远红外线发 射能量然后收缩。然后，沸石发射的能量与吸附该能量并用于鼓风的高温空气17-1被馈入第三热 交换器17-2中，被冷却水吸收并再生的能量被传递到第三热交换器17-2，接着能量被回收 到中温水箱7和中温水箱8。在上述吸附过程和释出过程中，尽管沸石活性物质的能量结余是零，但是在吸附 过程和释出过程中以高温蒸汽的形式发射出了低温水能。具体地说，在上述吸附过程和释出过程中，沸石在产生蒸汽的过程中产生了催化作用。详细地说，沸石在上述吸附过程和释出过程中发挥了固体锅炉的作用，并且被馈入该 固体锅炉的具有太阳热源的高温水能被转变成高温蒸汽。(能量平衡)接下来，将描述在根据本发明的过热蒸汽生成装置吸附太阳热能量源和海水能量 源以产生过热蒸汽时发生的能量平衡的关系。在根据本发明的过热蒸汽生成装置能够向如蒸汽涡轮18等使用源提供的实际输 出能量由Qout (见图1)表示的情况下，通过下面的公式(1)来计算能量Qout。Qout = [[Qsun-Qsunloss] + [Qz-Qzo]]-Qcp‘-[电气系统损耗Qloss](1)这里，Qsun表示接收的总的阳光热能，Qsunloss表示当接收阳光热能时在定日镜 2中产生的能量损耗。具体地说，Qsun-Qsunloss的值(由稍后描述的公式(5)限定)表示被引入过热 蒸汽生成装置(系统)中的阳光源和在过热蒸汽生成装置中实际得到的能量。另外，Qz表示通过吸附在沸石锅炉系统中提供的水雾而产生的能量。与Qz相同， Qzo表示为保持沸石锅炉系统中的水雾的可逆性而进行释出所需要的能量。也就是说，Qz-Qzo表示由沸石固体锅炉16产生和在过热蒸汽生成装置中实际可 用的能量。另外，Qcp'是馈入非绝热压缩泵16-7的全部能量Qcp的泄漏能量。也就是说，Qcp ’是大部分被回收成HTW和MTW的能量。此外，Qloss表示过热蒸汽生成装置中的电气系统中不可避免的损耗。此外，通过下面的公式( 来计算从水分供给装置17输入的海水能量源的能量。Qws+Qzo = Qz+Qz， (2)这里，Qws表示沸石固体锅炉16从水分供给装置17中引入的海水能量源的能量， 而Qz0表示沸石固体锅炉16的能量(使用源自太阳热的能量)。同样，Qz表示由沸石固体 锅炉16产生的能量，而Qz’表示被回收成MTW的能量。在实验中，已经确认Qz+Qz’为Qws 的 60%到 70%。也就是说，通过下面的公式(3)来计算Qz’。
Qz' N Qws (60%到 70 %)(3 )将上述公式(2)和公式(3)组合起来，通过下面的公式(4)来计算将被馈入非绝 热压缩泵16-7的全部能量。Qcp = Qin-Qzo+Qz (4)换言之，太阳热源Qin与沸石固体锅炉16产生的能量Oiz-Qzo)之和给出了公式 ⑷。另外，Qcp是在沸石固体锅炉16向非绝热压缩泵16-7进行提供前的全部输出能 量(见 Qcp’)。另外，由于公式(4)中输入到沸石固体锅炉16中的能量是太阳热源的能量的有效 成分，因此通过下面的公式( 来计算。Qin = (Qsun-Qsunloss) = Qsun， (5)
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这里，如上所述，Qcp'是从非绝热压缩泵16-7和连接到非绝热压缩泵16_7的管 道装置泄漏出的总能量。但是，Qcp’包括由多层保温存储箱9最终捕捉到的能量和被回收 并捕捉作为温水存储在中温水箱8和高温储热箱10中的能量。因此，在以下描述中，将在 下面的公式(6)中表示的关系中以Qesc来取代Qcp’。
Qesc N Qcp'(6)另外，在过热蒸汽生成装置中，通过下面的公式(7)来计算持续产生过热蒸汽的 条件。Qesc+Qz，= Qin+α (7)这里，Qesc表示由于机器损耗而导致的热损耗，S卩，最终由具有三层结构的多层保 温存储箱9回收成HTW和MTW的能量，而α表示海水源的能量的一部分。另外，当a <= Qin且Qin = O时，S卩，在存在很少的太阳热源的情况(如阴天的 夜间)下使回收的能量流回到太阳热存储多层保温箱6，从而能够进行持续的发电。此外，当上述公式(7)用于Qesc时，在下面示出的公式(8)中计算Qesc。Qesc = Qin+a-Qz， (8)然后，将公式⑶带入上述公式(2)中，删除了 Qz’，然后得到下面的公式(9)。Qws+Qzo = Qz+Qin+ a -Qesc (9)因此，通过下面的公式(10)来计算Qws。Qws = Qz-Qzo+Qin+ a -Qesc (10)此外，根据公式(6)与公式(7)之间的关系，通过下面的公式(11)来计算Qcp’。
Qcp' N Qesc = Qin + a - Qz'(11)这里，当Qcp’与Qesc之间的关系被限定为Qcp’ = Qesc,并且将Qcp’和Qesc代 入上述公式(1)中时，通过下面的公式(12)来计算Qout。Qout = Qin+Qz-Qzo-[Qin+a -Qz' J-Qloss = Qz-Qzo-a +Qz，-Qloss(12)当变换上述公式O)时，满足了下面的公式(13)。Qz' = Qws-(Qz-Qzo) (13)然后，当把公式(13)代入公式(12)中并删除Qz’时，满足了下面的公式(14)。Qout = Qz-Qzo-a +Qws-Qz+Qzo-Qloss = Qws-a -Qloss (14)因此，从过热蒸汽生成装置输出的能量Qout被限定为上述公式(14)。然后，当使用公式(11)从公式(14)中删除α时，满足了下面的公式(15)。-a = Qin-Qesc-Qz， (15)然后，当把公式(15)代入公式(14)中时，满足了下面的公式(16)。Qout = Qws+Qin-(Qesc+Qz， )-Qloss这里，Qout表示整个系统输出，Qws表示海水源的能量，Qin表示太阳热源的能量， Qesc是由于机器损耗而导致的热损耗。如上所述，机器损耗包括由冷却水回收的损耗和由 多层保温箱系统(太阳热存储多层保温箱6、多层保温存储箱9)回收的损耗。此外，Qz’表示回收的能量，大约是Qws的60%到70%。此外，Qz’存储在过热蒸汽生成装置的系统中，而不包括在Qout中。此外，Qloss表示电气系统中不可回收的损耗量。如上所述，在公式(16)中，由于(Qesc+Qz’ )的能量被存储在系统中而不能作为 Qout (整个系统输出)输出到外部，因而将其定义成阶段能量(phase energy) 0换言之，在根据本发明的过热蒸汽生成装置中，源自海水的能量Qws与源自太阳 热的能量Qin之和中，实际可以输出为蒸汽涡轮等的能量使用源的能量Qout (整个系统输 出)被存储在过热蒸汽生成装置中。从其中从Qout中减去了不作为Qout输出到外部的阶 段能量和不可避免的热损耗的输出中，可以得到根据本发明的能量结余。另外，当把阶段能量限定为“i”并且用阶段能量Ephase = Qsec+Qz'来重写公式 (16)时，满足了下面的公式(17)。Qout = Qws+Qin-Qloss-i X Ephase(17)也就是说，过热蒸汽生成装置的输出具有复杂的表达式，并且有效输出是实际数 额的标量。但是，保留在过热蒸汽生成装置中的是虚轴成分和相成分(phasecomponent)。 相成分被认为在通过冷却系统并被引入保温系统(如HTW)的同时改变其相位而成为实数 的能量。总体上，各种热动力学装置的属性应当是复杂的矢量，因此绝对需要以相似的方式 来考虑电磁学。这是由于根据本发明的过热蒸汽生成装置能够在多层保温箱系统(太阳热 存储多层保温箱6、多层保温存储箱9)和冷却系统中回收常规上已经消散的热能从而存储 热。因此，如上所述，估计能量Qout的11/12为源自海水的能量。因此，即使太阳源能 量Qin是0，根据本发明的过热蒸汽生成装置也能够稳定地向如蒸汽涡轮等能量使用源提 供能量而不会使效率大幅度地下降。(示例)在将根据本发明的过热蒸汽生成装置安装在海上用于使用过热蒸汽来发电的发 电船上的情况下，当考虑发电船的大小时，如下计算发电船的大小及其发电量。如果假定被安装在发电船中的根据本发明的过热蒸汽生成装置的整个系统输出 具有IOMW输出/船，并且发电船与超级油轮同样大小，则可估计出要在海上提供18，000条 超级油轮。因而，可用的发电量能够满足175，767MW，这是2005年(H17)整个日本的总热力发 电输出(占全部发电量的64%)。另外，该发电量是通过参考总务省统计局的数据而计算 出的(平成20年，第57次日本年度统计，p345，2007年颁布)。在该应用中，用于收集源自太阳热的能量的光的定日镜(见图1和图3)的数量大 约是950，其中布置有定日镜的甲板面积是76，000平方米(换算为圆的直径，等效直径为 310米)。另外，单个发电船的排水量被估计为大约一百万吨水，包括环形潜浮体。工业应用性本发明提供了一种过热蒸汽生成装置，在不使用化石燃料的情况下，该过热蒸汽 生成装置能够以较小的环境影响从源自太阳热的能量和海水的水温能量中产生作为蒸汽 涡轮类型的发电机的使用源的过热蒸汽。标号说明1 太阳热收集点
1--1甲板主体结构
1--2甲板支柱
1--3船身
2定日镜
2--1纬度方向平面镜
2--2垂直点平面镜
2--3经度方向平面镜
2--4角部折叠平面镜
2--5位置监控器
2--6纬度控制器
2--7经度控制器
2--8赤道仪台
2--9赤道仪控制器
2--10定日镜升降柱
2--11定日镜底座
2--12定曰镜升降轴承
2--13定日镜升降控制器
2--14定日镜储存RC腔
2--15控制电力入口
2--16RC腔盖
3密闭铁锅
3--1安全阀
3--2雨水排出管
4太阳热铁塔
4--If管道装置
4--Ir管道装置
4--2铁塔基座
4--3抽水泵
5太阳
5--1入射光
5--2反射光
6太阳热存储多层保温箱
6--1高温水贮存器
6--2钢制球形水箱
6--3耐热砖墙
6--4中温储热水箱内墙
6--5中温储热水
6--6中温储热水箱外墙
6--7SSB高温水出口
说明书
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6-8循环高压水出口
6-9太阳加热水入口
6-10太阳加热水出口
6-11SSB高温水入口
6-12循环高压水入口
6-13中温水出口
6-14中温水入口
6-15循环中温水出口
6-16循环中温水入口
6-17连接管
6-18中温储热箱连接环
7中温水箱
8中温水箱
9多层保温存储箱
9-1高温高压过热蒸汽贮存i
9-2钢制球形箱
9-3隔热和耐热砖墙
9-4高温保温存储箱内墙
9-5高温储热水
9-6高温保温存储箱外墙
9-7空气隔热层
9-8中温储热水箱内墙
9-9中温储热水
9-10中温储热水箱外墙
9-11高温高压过热蒸汽入口
9-12高温高压过热蒸汽入口
9-13高温储热水出口
9-14中温储热水出口
9-15高温储热水入口
9-16中温储热水入口
9-17高温储热水箱连接管道
9-18中温储热水箱连接管道
9-19中温储热水箱连接环
10高温储热箱
11低温净化水箱
12反渗透压海水净化装置
13初级电力单元
14第一热交换器
15第二热交换器
16沸石锅炉系统
16--1沸石筒
16--2圆筒
16--3炉体
16--4电磁阀
16--5炉室上部
16--6鼓风机
16--7非绝热压缩泵
16--8 --16-11 管道装置
17水分供给装置
17--1高温空气
17--2第三热交换器
17--3冷能量输出
17--4第四热交换器
17--5空调
17--6雾生成器
18蒸汽涡轮
19冷凝器
20交流发电机
21变压器/交流-直流
22电力连接单元
22--1高压电力端电路部分
22--2高压电力端密闭室
22--3电力连接端子
22--4干燥空气生成器
22--5水下电力仓
22--6水下电缆
22--7仓锚定单元
22--8绕线筒
22--9电力连接电缆
22--10水下高压端子
22--11水下电力塔
22--12水下电力塔底座
22--13水下安装电缆
22--14连接机器人
22--15遥控臂
23海底
24环形潜浮体
24--1隔断墙
24--2船身控制块24--3船身驱动电机24--4螺旋桨24--5锚24--6锚控制器24--7海水进/出孔24--8海水25海平面和波浪
权利要求
1.一种使用沸石来产生过热蒸汽的过热蒸汽生成装置，该过热蒸汽生成装置包括 水分供给装置，其用于使沸石吸附雾态水分以使沸石发热；沸石锅炉系统，其具有用于使吸附在沸石上的水分子释出并加热沸石的释出加热器以 产生过热蒸汽；低温净化水箱，其用于存储与海水和地表水中的至少一种进行热交换的净化水，并且 用于将热交换后的净化水供应给所述水分供给装置；以及雾化装置，其用于将供应给所述水分供给装置的净化水生成为雾态水分。
2.根据权利要求1所述的过热蒸汽生成装置，其中，所述雾化装置借助于产生雾态水 分时的汽化潜热现象，使要从所述低温净化水箱供应给所述水分供给装置的净化水的温度 低于与所述低温净化水箱中存储的净化水进行热交换的水的温度。
3.根据权利要求1或2所述的过热蒸汽生成装置，该过热蒸汽生成装置还包括非绝热压缩泵，其压缩由所述沸石锅炉系统产生的过热蒸汽以产生温度和压力比所述 沸石锅炉系统产生的过热蒸汽高的高温高压过热蒸汽；和高温高压过热蒸汽箱，其存储由所述非绝热压缩泵产生的高温高压过热蒸汽并将所储 存的高温高压过热蒸汽输出到蒸汽涡轮发电机。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的过热蒸汽生成装置，其中，所述高温高压过热蒸 汽箱包括高温高压过热蒸汽贮存器，其贮存所述高温高压过热蒸汽；和 循环通道，其回收从所述高温高压过热蒸汽贮存器中泄漏的热能。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的过热蒸汽生成装置，该过热蒸汽生成装置还包括高温水贮存器，其用于贮存由源自太阳热的能量产生的高温水；和 太阳热存储保温箱，其设置在所述高温水贮存器周围，其中，所述太阳热存储保温箱包括用于回收从所述高温水贮存器泄漏出的热能的中温水层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的过热蒸汽生成装置， 其中，所述沸石锅炉系统具有多个炉体，所述多个炉体中的一部分构成了通过配管连接多个炉体而成的第一炉体行，所述多个 炉体中的不构成所述第一炉体行的炉体构成了通过配管连接多个炉体而成的第二炉体行； 并且反应切换控制装置，其将所述第一炉体行和所述第二炉体行交替地切换为通过所述水 分供给装置使水分沸石吸附了水分的吸附炉体行和通过所述释出加热器释出了沸石的水 分的释出炉体行。
7.一种发电船，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的过热蒸汽生成装置，安装在 用于与所述低温净化水箱中储存的净化水进行热交换的水之上，其中，在将所述源自太阳热的能量注入所述释出加热器中并将源自海水的能量注入所 述低温净化水箱中的同时，产生所述过热蒸汽。
8.根据权利要求7所述的发电船，其中，所述低温净化水箱设置在所述发电船的船体 外部的、与储存在所述低温净化水箱中的净化水进行热交换的水的表面之下的位置处，从而接触到与储存在所述低温净化水箱中的净化水进行热交换的水。
9. 一种连接机器人，该连接机器人用于将根据权利要求7或8所述的发电船与铺设在 与所述低温净化水箱中储存的净化水进行热交换的水的底下的水下铺设电缆连接起来，该连接机器人包括遥控臂，该遥控臂用于将布置在与所述低温净化水箱中储存的净化 水进行热交换的水中的水下电缆连接到所述水下铺设电缆的端子。
全文摘要
本发明提供了一种过热蒸汽生成装置，其用于利用源自太阳热的能量和源自海水的能量来产生过热蒸汽，通过将水吸附在沸石中并从沸石中释出水，可以将过热蒸汽转换成电能。利用沸石来产生过热蒸汽的过热蒸汽生成装置设置有水分供给装置，其用于使沸石吸附雾态水分以加热沸石；沸石锅炉系统，其具有用于将吸附在沸石上的水分子释出并加热沸石以产生过热蒸汽的释出加热器；低温净化水箱，其用于存储与海水和地表水中的至少一种进行热交换的净化水，并且用于将热交换后的净化水供应给所述水分供给装置；以及雾化装置，其用于将供应给所述水分供给装置的净化水生成为雾态水分。
文档编号B63B35/00GK102099638SQ20098012823
公开日2011年6月15日 申请日期2009年10月14日 优先权日2008年10月16日
发明者大川时夫 申请人:大川时夫